DE102021129937A1 - METHOD, COMPUTER PROGRAM PRODUCT, DRIVING ASSISTANCE SYSTEM AND VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems (110) für ein Gespann (300) umfassend ein Fahrzeug (100) mit einem an das Fahrzeug (100) gekoppelten Anhänger (200) vorgeschlagen. Das Fahrassistenzsystem (110) ist zum automatischen Fahren des Gespanns (300) eingerichtet. Das Verfahren umfasst die Schritte:Empfangen (S1) einer Soll-Anhängerorientierung, welche einen Sollwert für eine Orientierung des Anhängers (200) umfasst,Empfangen (S2) eines für einen Ist-Knickwinkel indikativen Knickwinkel-Sensorsignals, wobei der Knickwinkel (HA) ein Winkel zwischen einer Fahrzeuglängsachse (105) und einer Anhängerlängsachse (205) ist, und Ermitteln des Ist-Knickwinkels in Abhängigkeit des empfangenen Knickwinkel-Sensorsignals,Ermitteln (S3) einer Ist-Fahrzeugorientierung in Bezug auf ein Welt-Koordinatensystem (KK),Ermitteln (S4) einer Ist-Anhängerorientierung in Bezug auf das Welt-Koordinatensystem (KK) auf Basis des ermittelten Ist-Knickwinkels und der ermittelten Ist-Fahrzeugorientierung,Ermitteln (S5) eines Korrektur-Fahrmanövers in Abhängigkeit der empfangenen Soll-Anhängerorientierung und der ermittelten Ist-Anhängerorientierung, wobei nach Durchführung des Korrektur-Fahrmanövers die Ist-Anhängerorientierung gleich der Soll-Anhängerorientierung ist, undVeranlassen (S6) einer Durchführung des ermittelten Korrektur-Fahrmanövers.A method for operating a driver assistance system (110) for a vehicle (300) comprising a vehicle (100) with a trailer (200) coupled to the vehicle (100) is proposed. The driver assistance system (110) is set up to automatically drive the vehicle combination (300). The method comprises the steps: receiving (S1) a target trailer orientation, which includes a target value for an orientation of the trailer (200), receiving (S2) an indicative of an actual articulation angle articulation angle sensor signal, the articulation angle (HA) a Angle between a vehicle longitudinal axis (105) and a trailer longitudinal axis (205), and determining the actual articulation angle as a function of the articulation angle sensor signal received, determining (S3) an actual vehicle orientation in relation to a world coordinate system (KK), determining ( S4) an actual trailer orientation in relation to the world coordinate system (KK) based on the determined actual articulation angle and the determined actual vehicle orientation,determining (S5) a corrective driving maneuver depending on the received target trailer orientation and the determined actual Trailer orientation, the actual trailer orientation being equal to the target trailer orientation after the corrective driving maneuver has been carried out, andcausing (S6) the corrective driving maneuver determined to be carried out.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Computerprogrammprodukt, ein Fahrassistenzsystem und ein Fahrzeug.The present invention relates to a method, a computer program product, a driver assistance system and a vehicle.
Für viele Nutzer, die nur gelegentlich ein Gespann aus Fahrzeug mit daran angehängtem Anhänger fahren, ist das Fahren des Gespanns in beengten Verhältnissen und die Rückwärtsfahrt mit dem Gespann eine Herausforderung. Speziell bei der Rückwärtsfahrt bildet das Gespann ein pseudo-stabiles System, da es, wenn der Anhänger aus der Fahrtrichtung auslenkt, ohne eine Anpassung der Fahrtrichtung durch das Fahrzeug die Auslenkung des Anhängers selbstverstärkend zunimmt. Das Auslenken des Anhängers aus der Fahrtrichtung kann zudem aufgrund kleiner Einflüsse, wie unterschiedliche Rollwiderstände der Räder des Anhängers, plötzlich auftreten.For many users who only occasionally drive a vehicle-trailer combination, driving the combination in tight quarters and backing up the combination is a challenge. Especially when reversing, the combination forms a pseudo-stable system, since if the trailer deflects from the direction of travel, the deflection of the trailer increases self-reinforcing without the vehicle adapting the direction of travel. The deflection of the trailer from the direction of travel can also occur suddenly due to small influences, such as different rolling resistance of the trailer wheels.
Es sind Fahrassistenzsysteme bekannt, die den Nutzer bei einer Fahrt mit einem Gespann unterstützen. Hierfür kann eine umfangreiche Sensorik sowie eine hohe Rechenleistung notwendig sein, um Lenkbewegungen des Fahrzeugs, die den Anhänger auf eine zuvor ermittelte Trajektorie bringen, in Echtzeit zu ermitteln.Driving assistance systems are known which support the user when driving with a car and trailer. Extensive sensor technology and high computing power may be necessary for this in order to determine in real time steering movements of the vehicle that bring the trailer to a previously determined trajectory.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den Betrieb eines Fahrassistenzsystems für ein Gespann zu verbessern.Against this background, one object of the present invention is to improve the operation of a driver assistance system for a vehicle combination.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems für ein Gespann umfassend ein Fahrzeug mit einem an das Fahrzeug gekoppelten Anhänger vorgeschlagen. Das Fahrassistenzsystem ist zum automatischen Fahren des Gespanns eingerichtet. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- Empfangen einer Soll-Anhängerorientierung, welche einen Sollwert für eine Orientierung des Anhängers umfasst,
- Empfangen eines für einen Ist-Knickwinkel indikativen Knickwinkel-Sensorsignals, wobei der Knickwinkel ein Winkel zwischen einer Fahrzeuglängsachse und einer Anhängerlängsachse ist, und Ermitteln des Ist-Knickwinkels in Abhängigkeit des empfangenen Knickwinkel-Sensorsignals,
- Ermitteln einer Ist-Fahrzeugorientierung in Bezug auf ein Welt-Koordinatensystem,
- Ermitteln einer Ist-Anhängerorientierung in Bezug auf das Welt-Koordinatensystem auf Basis des ermittelten Ist-Knickwinkels und der ermittelten Ist-Fahrzeugorientierung,
- Ermitteln eines Korrektur-Fahrmanövers in Abhängigkeit der empfangenen Soll-Anhängerorientierung und der ermittelten Ist-Anhängerorientierung, wobei nach Durchführung des Korrektur-Fahrmanövers die Ist-Anhängerorientierung gleich der Soll-Anhängerorientierung ist, und
- Veranlassen einer Durchführung des ermittelten Korrektur-Fahrmanövers.
- receiving a target trailer orientation, which includes a target value for an orientation of the trailer,
- Receiving an articulation angle sensor signal indicative of an actual articulation angle, the articulation angle being an angle between a vehicle longitudinal axis and a trailer longitudinal axis, and determining the actual articulation angle as a function of the received articulation angle sensor signal,
- determining an actual vehicle orientation with respect to a world coordinate system,
- determining an actual trailer orientation in relation to the world coordinate system based on the determined actual articulation angle and the determined actual vehicle orientation,
- Determining a corrective driving maneuver as a function of the received target trailer orientation and the determined actual trailer orientation, the actual trailer orientation being equal to the target trailer orientation after the corrective driving maneuver has been carried out, and
- Initiating the determined corrective driving maneuver to be carried out.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es eine stabile Fahrt des Gespanns ermöglicht, ohne dass aufwendige Berechnungen von Trajektorien und aufwendige Steuer- und Regelungsprozesse zum Führen des Gespanns gemäß einer ermittelten Trajektorie notwendig sind. Stattdessen wird nur die Soll-Orientierung des Anhängers eingestellt und konstant gehalten. This method has the advantage that it enables the vehicle combination to travel in a stable manner without the need for complex calculations of trajectories and complex control and regulation processes for guiding the vehicle combination according to a determined trajectory. Instead, only the target orientation of the trailer is set and kept constant.
Man kann auch sagen, dass anstelle einer exakten Pfadregelung, bei der das Fahrzeug mit dem Anhänger derart gesteuert wird, dass der Anhänger möglichst exakt eine bestimmte Trajektorie fährt, eine Regelung der Orientierung des Anhängers durchgeführt wird. In dem speziellen Fall einer geraden Rückwärtsfahrt kann dies zu einem geringen parallelen Versatz des Gespanns gegenüber einer Startposition führen, vorteilhaft sind jedoch eine weniger aufwendige Sensorik und eine geringere Rechenleistung notwendig. Zudem kann die Fahrt mit weniger Korrektureingriffen durchgeführt werden, weshalb die Fahrt schneller durchführbar ist.It can also be said that instead of an exact path control, in which the vehicle with the trailer is controlled in such a way that the trailer follows a specific trajectory as precisely as possible, the orientation of the trailer is controlled. In the special case of straight reversing, this can lead to a slight parallel offset of the car-trailer combination in relation to a starting position, but a less complex sensor system and less computing power are advantageously required. In addition, the journey can be carried out with fewer corrective interventions, which is why the journey can be carried out more quickly.
Darunter, dass das Fahrassistenzsystem ist zum automatischen Fahren des Gespanns eingerichtet ist, wird vorliegend verstanden, dass das Fahrassistenzsystem beispielsweise eine Steuereinheit aufweist, die zum Steuern der für das Fahren des Fahrzeugs relevanten Fahrzeugsysteme, wie Motor, Kupplung, Getriebe, Bremse, Lenkung und dergleichen, eingerichtet ist, insbesondere mit an das Fahrzeug gekoppeltem Anhänger. Man kann auch sagen, dass das Fahrassistenzsystem zum teilautonomen oder vollautonomen Fahren des Fahrzeugs mit daran gekoppeltem Anhänger eingerichtet ist.In the present case, the fact that the driver assistance system is set up to drive the vehicle combination automatically means that the Driving assistance system, for example, has a control unit that is set up to control the vehicle systems relevant to driving the vehicle, such as engine, clutch, transmission, brake, steering and the like, in particular with a trailer coupled to the vehicle. One can also say that the driver assistance system is set up for semi-autonomous or fully autonomous driving of the vehicle with a trailer coupled to it.
Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Anzahl an Sensoreinheiten, die zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs und zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet sind. Beispiele für derartige Sensoreinheiten des Fahrzeugs sind Bildaufnahmeeinrichtungen, wie eine Kamera, ein Radar (engl. radio detection and ranging) oder auch ein Lidar (engl. light detection and ranging), Ultraschallsensoren, Ortungssensoren, Radwinkelsensoren und/oder Raddrehzahlsensoren. Die Sensoreinheiten sind jeweils zum Ausgeben eines Sensorsignals eingerichtet, beispielsweise an das Fahrassistenzsystem, welches das teilautonome oder vollautonome Fahren in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale durchführt. Das Fahrzeug weist beispielsweise zwei Achsen auf, wobei vorzugsweise nur eine der Achsen lenkbare Räder trägt, beispielsweise weist das Fahrzeug ausschließlich eine Vorderachslenkung auf. Das vorgeschlagene Verfahren kann auch mit einem Fahrzeug durchgeführt werden, das beispielsweise zusätzlich zu der Vorderachslenkung eine Hinterachslenkung aufweist. Hierdurch wird die Kinematik de Fahrzeugs komplexer, allerdings ergeben sich auch vielfältigere Möglichkeiten für das Korrektur-Fahrmanöver, um den Anhänger in die Soll-Orientierung zu bringen.The vehicle is, for example, a passenger car or a truck. The vehicle preferably includes a number of sensor units that are set up to detect the driving state of the vehicle and to detect an environment of the vehicle. Examples of such sensor units of the vehicle are image recording devices such as a camera, radar (radio detection and ranging) or also a lidar (engl. light detection and ranging), ultrasonic sensors, location sensors, wheel angle sensors and/or wheel speed sensors. The sensor units are each set up to output a sensor signal, for example to the driver assistance system, which carries out the partially autonomous or fully autonomous driving as a function of the detected sensor signals. The vehicle has, for example, two axles, with preferably only one of the axles carrying steerable wheels, for example the vehicle has only front-axle steering. The proposed method can also be carried out with a vehicle which, for example, has rear-axle steering in addition to front-axle steering. This makes the kinematics of the vehicle more complex, but there are also more diverse possibilities for the corrective driving maneuver in order to bring the trailer into the target orientation.
Der Anhänger ist insbesondere ein Anhänger ohne einen eigenen Antrieb, das heißt, dass dieser von dem Fahrzeug gezogen wird. Der Anhänger kann eine oder zwei oder auch mehr Achsen aufweisen. Vorzugsweise weist der Anhänger keine lenkbaren oder schwenkbaren Räder auf. Sofern der Anhänger über lenkbare oder schwenkbare Räder verfügt, wird vorzugsweise ein Radwinkel-Sensorsignal von dem Anhänger an das Fahrassistenzsystem übertragen. Unter einem lenkbaren Rad wird hierbei verstanden, dass der Radwinkel steuerbar ist. Unter einem schwenkbaren Rad wird beispielsweise verstanden, dass der Radwinkel variabel ist, aber nicht steuerbar.The trailer is in particular a trailer without its own drive, which means that it is pulled by the vehicle. The trailer can have one or two or more axles. The trailer preferably has no steerable or swiveling wheels. If the trailer has steerable or swiveling wheels, a wheel angle sensor signal is preferably transmitted from the trailer to the driver assistance system. A steerable wheel is understood here to mean that the wheel angle can be controlled. A swiveling wheel is understood to mean, for example, that the wheel angle is variable but not controllable.
Die Soll-Anhängerorientierung bezieht sich insbesondere auf das Welt-Koordinatensystem. Das Welt-Koordinatensystem ist beispielsweise ein ortsfestes Koordinatensystem, das beispielsweise durch Koordinaten in Bezug auf die Erdoberfläche, wie GPS-Koordinaten, festgelegt ist. Das Welt-Koordinatensystem bietet damit die Möglichkeit, für jedes Objekt in der Welt eine absolute Orientierung anzugeben. Die Orientierung wird hierbei beispielsweise als ein Winkel angegeben, wobei der Winkel zwischen einer Null-Orientierung in dem Welt-Koordinatensystem und einer vorbestimmten Orientierungsachse des jeweiligen Objekts gemessen wird. Die vorbestimmte Orientierungsachse ist für den Anhänger und das Fahrzeug beispielsweise die jeweilige Längsachse. Die Orientierung kann beispielsweise als Winkel zwischen 0° und 360° angegeben werden. Alternativ kann die Orientierung auch als Winkel zwischen 180° und -180° angegeben werden, wobei positive Werte eine Abweichung in eine erste Richtung und negative Werte eine Abweichung in eine der ersten Richtung gegenüberliegenden zweiten Richtung bedeuten.The target trailer orientation is specifically related to the world coordinate system. The world coordinate system is, for example, a stationary coordinate system that is defined, for example, by coordinates with respect to the earth's surface, such as GPS coordinates. The world coordinate system thus offers the possibility of specifying an absolute orientation for every object in the world. In this case, the orientation is specified, for example, as an angle, with the angle being measured between a zero orientation in the world coordinate system and a predetermined orientation axis of the respective object. The predetermined orientation axis for the trailer and the vehicle is, for example, the respective longitudinal axis. The orientation can be specified, for example, as an angle between 0° and 360°. Alternatively, the orientation can also be specified as an angle between 180° and -180°, positive values denoting a deviation in a first direction and negative values denoting a deviation in a second direction opposite the first direction.
Der Knickwinkel ist der Winkel zwischen der Fahrzeuglängsachse und der Anhängerlängsachse und beschreibt damit die relative Orientierung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger. Der Ist-Knickwinkel bezieht sich auf die zu einem aktuellen Zeitpunkt vorliegende aktuelle relative Orientierung zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger.The articulation angle is the angle between the longitudinal axis of the vehicle and the longitudinal axis of the trailer and thus describes the relative orientation between the vehicle and the trailer. The actual articulation angle relates to the current relative orientation between the vehicle and the trailer at a current point in time.
Nachdem die Ist-Fahrzeugorientierung, die die zu einem aktuellen Zeitpunkt vorliegende aktuelle Fahrzeugorientierung ist, ermittelt wurde, kann die aktuelle Ist-Anhängerorientierung auf Basis des ermittelten Ist-Knickwinkels und der ermittelten Ist-Fahrzeugorientierung ermittelt werden.After the actual vehicle orientation, which is the current vehicle orientation at a current point in time, has been determined, the current actual trailer orientation can be determined on the basis of the determined actual articulation angle and the determined actual vehicle orientation.
Ein Unterschied zwischen der Soll-Anhängerorientierung und der Ist-Anhängerorientierung kann durch ein geeignetes Korrektur-Fahrmanöver ausgeglichen werden, das entsprechend ermittelt wird. Nach Durchführung des Korrektur-Fahrmanövers ist die Ist-Anhängerorientierung gleich der Soll-Anhängerorientierung.A difference between the target trailer orientation and the actual trailer orientation can be compensated for by a suitable corrective driving maneuver that is determined accordingly. After the corrective driving maneuver has been carried out, the actual trailer orientation is equal to the target trailer orientation.
Die Soll-Anhängerorientierung, die Ist-Anhängerorientierung und die Ist-Fahrzeugorientierung ist jeweils eine absolute Orientierung in Bezug auf das Welt-Koordinatensystem.Each of the target trailer orientation, the actual trailer orientation, and the actual vehicle orientation is an absolute orientation with respect to the world coordinate system.
Die Durchführung des derart ermittelten Korrektur-Fahrmanövers wird von dem Fahrassistenzsystem veranlasst.The driver assistance system initiates the corrective driving maneuver determined in this way.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es möglich, eine stabile Fahrt mit einer beliebig wählbaren Soll-Anhängerorientierung durchzuführen. Dies ist speziell für eine Rückwärtsfahrt mit dem Gespann von Vorteil, da hierbei das Gespann kein in sich stabiles System bildet.With the proposed method, it is possible to carry out a stable journey with an arbitrarily selectable target trailer orientation. This is particularly advantageous for reversing with the car and trailer combination, since the car and trailer combination does not form a stable system in itself.
Die Soll-Anhängerorientierung kann insbesondere zeitlich während einer Fahrt variieren. Insbesondere kann die Soll-Anhängerorientierung in Abhängigkeit einer gefahrenen Strecke (zurückgelegte Distanz) und/oder in Abhängigkeit von einer absoluten Position des Gespanns in dem Welt-Koordinatensystem variieren. Damit ist es möglich, eine vorbestimmte oder ermittelte Trajektorie mit dem Gespann zu fahren, wobei die Anhängerorientierung als Regelgröße während der Fahrt genutzt wird.The target trailer orientation can vary in particular over time during a journey. In particular, the target trailer orientation in Depending on a route driven (distance covered) and/or depending on an absolute position of the vehicle combination in the world coordinate system. This makes it possible to drive a predetermined or determined trajectory with the combination, with the trailer orientation being used as a control variable while driving.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
- Empfangen eines Soll-Knickwinkels, und
- Ermitteln der Soll-Anhängerorientierung in Abhängigkeit des empfangenen Soll-Knickwinkels und der Ist-Fahrzeugorientierung.
- receiving a target articulation angle, and
- Determining the target trailer orientation as a function of the received target articulation angle and the actual vehicle orientation.
Bei dieser Ausführungsform wird der Soll-Knickwinkel vorgegeben, was speziell bei einer manuellen Bedienung durch einen Nutzer von Vorteil ist, da aus Sicht des Nutzers die relative Orientierung des Anhängers zu dem Fahrzeug, die durch den Knickwinkel gegeben ist, leicht einschätzbar ist.In this embodiment, the target articulation angle is specified, which is particularly advantageous in the case of manual operation by a user, since the relative orientation of the trailer to the vehicle, which is given by the articulation angle, can be easily estimated from the user's point of view.
Wenn der Soll-Knickwinkel = 0° gewählt wird, ergibt sich eine Geradeausfahrt. Wenn der Soll-Knickwinkel ≠ 0° gewählt wird, ergibt sich eine Fahrt auf einem Kreisbogen, wobei der Radius des Kreisbogens von dem gewählten Knickwinkel und der Geometrie des Gespanns abhängt.If the target articulation angle = 0° is selected, the result is straight-ahead driving. If the desired articulation angle ≠ 0° is selected, the result is a journey on an arc of a circle, with the radius of the arc of a circle depending on the articulation angle selected and the geometry of the vehicle combination.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
- Empfangen eines Orientierungs-Sensorsignals, welches indikativ für die Ist-Orientierung des Fahrzeugs ist, und
- Ermitteln der Ist-Fahrzeugorientierung in Abhängigkeit des empfangenen Orientierungs-Sensorsignals.
- receiving an orientation sensor signal indicative of the actual orientation of the vehicle, and
- Determining the actual vehicle orientation as a function of the received orientation sensor signal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Orientierungs-Sensorsignal einen Messwert, der einen Lenkwinkel, einen Lenkwinkel-Verlauf, eine Raddrehzahl, einen Raddrehzahl-Verlauf, einen Radwinkel und/oder einen Radwinkel-Verlauf des Fahrzeugs umfasst.According to a further embodiment of the method, the orientation sensor signal includes a measured value that includes a steering angle, a steering angle curve, a wheel speed, a wheel speed curve, a wheel angle and/or a wheel angle curve of the vehicle.
Auf Basis des Orientierungs-Sensorsignals kann zu jedem Zeitpunkt die Orientierung des Fahrzeugs in dem Welt-Koordinatensystem ermittelt werden, indem die Bewegungen des Fahrzeugs während der Fahrt mitverfolgt werden. Man kann auch sagen, dass die Ist-Fahrzeugorientierung mittels Odometrie in dem Welt-Koordinatensystem getrackt wird.The orientation of the vehicle in the world coordinate system can be determined at any time on the basis of the orientation sensor signal by following the movements of the vehicle while driving. One can also say that the actual vehicle orientation is tracked using odometry in the world coordinate system.
Es sei angemerkt, dass das Welt-Koordinatensystem nicht zwingend ein universelles Welt-Koordinatensystem ist, sondern ein subjektive, von dem Fahrassistenzsystem definiertes Welt-Koordinatensystem sein kann. Beispielsweise wird bei Fahrtantritt das Weltkoordinatensystem derart definiert, dass das sich Fahrzeug im Ursprung des Welt-Koordinatensystems befindet und die Fahrzeugorientierung gleich der Null-Orientierung des Welt-Koordinatensystems ist.It should be noted that the world coordinate system is not necessarily a universal world coordinate system, but can be a subjective world coordinate system defined by the driver assistance system. For example, at the start of the journey, the world coordinate system is defined in such a way that the vehicle is located at the origin of the world coordinate system and the vehicle orientation is equal to the zero orientation of the world coordinate system.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Knickwinkel-Sensorsignal ein optisches Sensorsignal, ein Ultraschall-Sensorsignal, und/oder ein Drehwinkel-Sensorsignal.According to a further embodiment of the method, the articulation angle sensor signal includes an optical sensor signal, an ultrasonic sensor signal, and/or a rotation angle sensor signal.
Das optische Sensorsignal ist beispielsweise ein Kamerabild einer Rückfahrkamera oder einer Surround-View-Kamera (auch als Vogelperspektive bekannt). Auf Basis eines solchen Kamerabilds kann der Knickwinkel durch Ausmessen ermittelt werden. Das optische Sensorsignal kann auch ein Lidar-Signal umfassen, welches Abstände als direkte Messwerte umfasst. Auf Basis geometrischer Betrachtungen kann hieraus der Knickwinkel ermittelt werden. Dasselbe gilt für ein Ultraschall-Sensorsignal, das einen Abstand eines jeweiligen Ultraschall-Sensors zu einem Objekt, beispielsweise zu dem Anhänger, umfasst. Das Drehwinkel-Sensorsignal wird beispielsweise von einer Manschette, die sich an der Anhängerkupplung befindet, erfasst. Der Drehwinkel entspricht in diesem Fall dem Knickwinkel.The optical sensor signal is, for example, a camera image from a reversing camera or a surround view camera (also known as a bird's eye view). The articulation angle can be determined by measuring on the basis of such a camera image. The optical sensor signal can also include a lidar signal, which includes distances as direct measured values. From this, the kink angle can be determined on the basis of geometric considerations. The same applies to an ultrasonic sensor signal, which includes a distance of a respective ultrasonic sensor from an object, for example from the trailer. The rotation angle sensor signal is recorded, for example, by a sleeve that is located on the trailer hitch. In this case, the angle of rotation corresponds to the bending angle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner:
- Erfassen eines Ist-Knickwinkels in Abhängigkeit einer Fahrstrecke während einer manuellen Fahrt des Gespanns,
- Zwischenspeichern des erfassten Ist-Knickwinkels als Funktion der Fahrstrecke,
- Ermitteln der Soll-Orientierung des Anhängers als Funktion der Fahrstrecke in Abhängigkeit des zwischengespeicherten Ist-Knickwinkels als Funktion der Fahrstrecke, und
- Veranlassen einer Fahrt entlang der Fahrstrecke in entgegengesetzter Richtung unter Verwendung der ermittelten Soll-Orientierung des Anhängers als Funktion der Fahrstrecke.
- Recording an actual articulation angle as a function of a route while the vehicle is being driven manually,
- Temporary storage of the recorded actual articulation angle as a function of the route,
- Determination of the target orientation of the trailer as a function of the route as a function of the temporarily stored actual articulation angle as a function of the route, and
- Initiating a journey along the route in the opposite direction using the determined target orientation of the trailer as a function of the route.
Diese Ausführungsform ermöglicht es dem Nutzer, eine vorwärts gefahrene Trajektorie automatisch rückwärts fahren zu lassen.This embodiment allows the user to automatically reverse a trajectory driven forward.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ermitteln des Korrektur-Fahrmanövers auf Basis eines kinematischen Modells des Gespanns.According to a further embodiment of the method, the corrective driving maneuver is determined on the basis of a kinematic model of the combination.
Das kinematische Modell umfasst insbesondere geometrische Maße des Fahrzeugs und des Anhängers und ermöglicht damit, Trajektorien des Gespanns in Abhängigkeit von Lenkwinkel und Knickwinkel zu ermitteln.In particular, the kinematic model includes the geometric dimensions of the vehicle and trailer and thus enables trajectories of the to be determined as a function of the steering angle and articulation angle.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das kinematische Modell des Gespanns einen ersten Abstand von einem Gierpunkt des Fahrzeugs zu einem Kopplungspunkt, an dem der Anhänger an das Fahrzeug gekoppelt ist, und einen zweiten Abstand von dem Kopplungspunkt zu einem Gierpunkt des Anhängers.According to another embodiment of the method, the kinematic model of the combination includes a first distance from a yaw point of the vehicle to a coupling point at which the trailer is coupled to the vehicle, and a second distance from the coupling point to a yaw point of the trailer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Ermitteln und Durchführen des Korrektur-Fahrmanövers:
- Ermitteln eines ersten Lenkwinkels für das Fahrzeug, so dass sich die Ist-Fahrzeugorientierung bei einer Fahrt gemäß dem ersten Lenkwinkel der Ist-Anhängerorientierung annähert,
- Fahren des Gespanns mit dem ersten Lenkwinkel, bis die Ist-Fahrzeugorientierung über die Ist-Anhängerorientierung hinausschießt, so dass sich die Ist-Anhängerorientierung der Soll-Anhängerorientierung annähert,
- Ermitteln eines zweiten Lenkwinkels für das Fahrzeug, der einen gegenüber dem ersten Lenkwinkel umgekehrten Lenkeinschlag aufweist, und
- Fahren des Gespanns gemäß dem zweiten Lenkwinkel, bis die Ist-Anhängerorientierung gleich der Soll-Anhängerorientierung ist.
- Determining a first steering angle for the vehicle, so that the actual vehicle orientation approaches the actual trailer orientation when driving according to the first steering angle,
- driving the combination with the first steering angle until the actual vehicle orientation overshoots the actual trailer orientation, so that the actual trailer orientation approaches the target trailer orientation,
- Determining a second steering angle for the vehicle, which has a steering angle that is opposite to the first steering angle, and
- Driving the trailer according to the second steering angle until the actual trailer orientation equals the desired trailer orientation.
Wenn sich die Ist-Fahrzeugorientierung der Ist-Anhängerorientierung annähert, wird zugleich der Knickwinkel kleiner.When the actual vehicle orientation approaches the actual trailer orientation, the articulation angle becomes smaller at the same time.
Darunter, dass die Ist-Fahrzeugorientierung über die Ist-Anhängerorientierung beim Beginn der Fahrt hinausschießt, wird verstanden, dass das Fahrzeug derart gelenkt wird, dass die Fahrzeugorientierung nach dem Erreichen der Ist-Anhängerorientierung beim Beginn der Fahrt noch weiter in die gleiche Richtung verändert wird. Dies hat zur Folge, dass der Knickwinkel in die entgegensetzte Richtung ausschlägt, wodurch die Ist-Anhängerorientierung zurück in Richtung der Soll-Anhängerorientierung tendiert.The fact that the actual vehicle orientation exceeds the actual trailer orientation at the start of the journey means that the vehicle is steered in such a way that the vehicle orientation is changed further in the same direction after the actual trailer orientation has been reached at the start of the journey . As a result, the articulation angle deflects in the opposite direction, causing the actual trailer orientation to trend back toward the target trailer orientation.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.According to a second aspect, a computer program product is proposed which comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the latter to execute the method according to the first aspect.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.A computer program product, such as a computer program means, can be made available or supplied by a server in a network, for example, as a storage medium such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file. This can be done, for example, in a wireless communication network by transferring a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Fahrassistenzsystem für ein Fahrzeug, das mit einem Anhänger koppelbar ist, vorgeschlagen. Das Fahrassistenzsystem ist zum automatischen Fahren eines Gespanns umfassend das Fahrzeug mit einem an das Fahrzeug gekoppelten Anhänger eingerichtet. Das Fahrassistenzsystem weist auf:
- eine Empfangseinheit zum Empfangen einer Soll-Anhängerorientierung, welche einen Sollwert für eine Orientierung des Anhängers umfasst, und zum Empfangen eines für einen Ist-Knickwinkel indikativen Knickwinkel-Sensorsignals, wobei der Knickwinkel ein Winkel zwischen einer Fahrzeuglängsachse und einer Anhängerlängsachse ist,
- eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln des Ist-Knickwinkels in Abhängigkeit des empfangenen Knickwinkel-Sensorsignals, zum Ermitteln einer Ist-Fahrzeugorientierung in Bezug auf ein Welt-Koordinatensystem, zum Ermitteln einer Ist-Anhängerorientierung in Bezug auf das Welt-Koordinatensystem auf Basis des ermittelten Ist-Knickwinkels und der ermittelten Ist-Fahrzeugorientierung, und zum Ermitteln eines Korrektur-Fahrmanövers in Abhängigkeit der empfangenen Soll-Anhängerorientierung und der ermittelten Ist-Anhängerorientierung, wobei nach Durchführung des Korrektur-Fahrmanövers die Ist-Anhängerorientierung gleich der Soll-Anhängerorientierung ist, und
- eine Steuereinheit zum Veranlassen einer Durchführung des ermittelten Korrektur-Fahrmanövers.
- a receiving unit for receiving a target trailer orientation, which includes a target value for an orientation of the trailer, and for receiving an articulation angle sensor signal indicative of an actual articulation angle, the articulation angle being an angle between a vehicle longitudinal axis and a trailer longitudinal axis,
- a determination unit for determining the actual articulation angle as a function of the received articulation angle sensor signal, for determining an actual vehicle orientation in relation to a world coordinate system, for determining an actual trailer orientation in relation to the world coordinate system on the basis of the actual articulation angle determined and the determined actual vehicle orientation, and for determining a corrective driving maneuver as a function of the received target trailer orientation and the determined actual trailer orientation, the actual trailer orientation being equal to the target trailer orientation after the corrective driving maneuver has been carried out, and
- a control unit for causing the determined corrective driving maneuver to be carried out.
Die jeweilige Einheit des Fahrassistenzsystems kann hardwaretechnisch und/oder softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als ein Algorithmus, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein. Ferner kann jede der vorliegend genannten Einheiten auch als Teil eines übergeordneten Steuerungssystems des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer zentralen elektronischen Steuereinrichtung und/oder einem Motorsteuergerät (ECU: Engine Control Unit), ausgebildet sein.The respective unit of the driver assistance system can be implemented in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware implementation, the respective unit can be embodied, for example, as a computer or as a microprocessor. In the case of a software implementation, the respective unit can be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as an algorithm, as part of a program code or as an executable object. Furthermore, each of the units mentioned here can also be designed as part of a higher-level control system of the vehicle, such as a central electronic control device and/or an engine control unit (ECU: Engine Control Unit).
Diese Fahrassistenzsystem weist die gleichen Vorteile auf, wie zu dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt beschrieben. Die für das vorgeschlagene Verfahren gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Fahrassistenzsystem entsprechend.This driver assistance system has the same advantages as described for the method according to the first aspect. The embodiments and features described for the proposed method according to the first aspect apply accordingly to the proposed driver assistance system.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Fahrzeug mit einer Anhängevorrichtung zum Koppeln eines Anhängers an das Fahrzeug und mit einem Fahrassistenzsystem gemäß dem dritten Aspekt vorgeschlagen.According to a fourth aspect, a vehicle with a trailer device for coupling a trailer to the vehicle and with a driver assistance system according to the third aspect is proposed.
Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen oder auch ein Lastkraftwagen. Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Anzahl an Sensoreinheiten, die zum Erfassen des Fahrzustands des Fahrzeugs und zum Erfassen einer Umgebung des Fahrzeugs eingerichtet sind. Beispiele für derartige Sensoreinheiten des Fahrzeugs sind Bildaufnahmeeinrichtungen, wie eine Kamera, ein Radar (engl. radio detection and ranging) oder auch ein Lidar (engl. light detection and ranging), Ultraschallsensoren, Ortungssensoren, Radwinkelsensoren und/oder Raddrehzahlsensoren. Die Sensoreinheiten sind jeweils zum Ausgeben eines Sensorsignals eingerichtet, beispielsweise an das Fahrassistenzsystem, welches das teilautonome oder vollautonome Fahren in Abhängigkeit der erfassten Sensorsignale durchführt.The vehicle is, for example, a passenger car or a truck. The vehicle preferably includes a number of sensor units that are set up to detect the driving state of the vehicle and to detect an environment of the vehicle. Examples of such sensor units of the vehicle are image recording devices such as a camera, radar (radio detection and ranging) or also a lidar (engl. light detection and ranging), ultrasonic sensors, location sensors, wheel angle sensors and/or wheel speed sensors. The sensor units are each set up to output a sensor signal, for example to the driver assistance system, which carries out the partially autonomous or fully autonomous driving as a function of the detected sensor signals.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Beispiels für ein Gespann umfassend ein Fahrzeug und einen daran anhängten Anhänger; -
2 zeigt eine beispielhafte Trajektorie eines Gespanns und zwei Diagramme, wenn auf den Knickwinkel geregelt wird; -
3 zeigt eine beispielhafte Trajektorie eines Gespanns und zwei Diagramme, wenn auf die Anhängerorientierung geregelt wird; -
4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Fahrassistenzsystem; und -
5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrassistenzsystems.
-
1 shows a schematic view of an example of a combination comprising a vehicle and a trailer attached to it; -
2 shows an exemplary trajectory of a combination and two diagrams when the articulation angle is controlled; -
3 shows an exemplary trajectory of a combination and two diagrams when the trailer orientation is controlled; -
4 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a driver assistance system; and -
5 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for operating a driver assistance system.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated.
Der Anhänger 200 weist in diesem Beispiel lediglich eine Achse (ohne Bezugszeichen) auf. Die Längsachse 205 des Anhängers 200 definiert eine bestimmte, anhängerfeste Richtung, anhand der die Anhängerorientierung und der Knickwinkel HA bestimmbar sind.In this example, the
Neben dem Gespann 300 ist ein Welt-Koordinatensystem KK dargestellt, welches in diesem Fall ein rechtwinkliges Koordinatensystem mit zwei Achse x, y ist. Anhand des Welt-Koordinatensystems KK kann jederzeit die Ist-Orientierung des Fahrzeugs sowie des Anhängers bestimmt werden. Eine jeweilige Orientierung kann dabei beispielsweise als ein Winkel in Bezug auf eine bestimmte Richtung in dem Welt-Koordinatensystem KK angegeben sein. In der
Es sei angemerkt, dass die Sensoreinheiten 120, 130 in der
Das Fahrassistenzsystem 110 ist beispielsweise wie anhand der
Die Null-Orientierung ist in diesem Beispiel entlang der x-Achse des Welt-Koordinatensystems KK gewählt. Sowohl das Fahrzeug 100 als auch der Anhänger 200 weisen eine Ist-Orientierung auf, die parallel zu der Null-Orientierung liegt.In this example, the zero orientation is selected along the x-axis of the world coordinate system KK. Both the
Beispielsweise ist es das Ziel der automatischen Rückwärtsfahrt, geradeaus rückwärts zu fahren, das heißt, dass die Soll-Anhängerorientierung derjenigen der Ausgangsposition entspricht. Zunächst sind Fahrzeug 100 und Anhänger 200 parallel zueinander ausgerichtet, der Knickwinkel HA ist 0. Das Gespann 300 fährt daher von der Position D0 aus zunächst gerade rückwärts. Nach einer kurzen Wegstrecke, bei der Position D1, weicht die Ist-Anhängerorientierung OR2 des Anhängers 200 aufgrund äußerer Einflüsse spontan ab. Dies hat zur Folge, dass der Knickwinkel HA einen positiven Wert annimmt. Zunächst steigt der Knickwinkel HA aufgrund der Kinematik eines rückwärtsfahrenden Gespanns 300 weiter an. Wenn die Abweichung des Knickwinkels HA erfasst wurde, steuert das Fahrassistenzsystem 110 mit dem Fahrzeug 100 entsprechend gegen. Hierzu wird das Fahrzeug 100 so gelenkt, dass die Ist-Fahrzeugorientierung OR1 den gleichen Wert annimmt, wie die Ist-Anhängerorientierung OR2 kommt. Sobald die Ist-Orientierungen OR1, OR2 von Fahrzeug 100 und Anhänger 205 gleich sind, was an der Position D2 erreicht ist, beträgt der Knickwinkel HA wieder den ursprünglichen Wert von 0, weshalb das Gespann 300 wieder entlang einer geraden Linie fährt, allerdings nicht mehr in die ursprüngliche Richtung.For example, the aim of automatic reversing is to reverse straight ahead, which means that the target trailer orientation corresponds to that of the starting position. Initially,
Die Ausgangssituation ist beispielsweise wie anhand der
Durch dieses Korrektur-Fahrmanöver, das gegenüber dem Fahrmanöver der
In dem Diagramm DIAG2 der
Anhand der
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Fahrzeugvehicle
- 101101
- Vorderachsefront axle
- 102102
- Hinterachserear axle
- 105105
- Fahrzeugorientierungvehicle orientation
- 110110
- Fahrassistenzsystemdriver assistance system
- 112112
- Empfangseinheitreceiving unit
- 114114
- Ermittlungseinheitinvestigation unit
- 116116
- Steuereinheitcontrol unit
- 120120
- Sensoreinheitsensor unit
- 130130
- Sensoreinheitsensor unit
- 140140
- Anhängevorrichtunghitch
- 200200
- AnhängerFan
- 205205
- Anhängerorientierungtrailer orientation
- 300300
- Gespann team
- A1A1
- FlächeSurface
- A2A2
- FlächeSurface
- DD
- StreckeRoute
- D0D0
- Positionposition
- D1D1
- Positionposition
- D2D2
- Positionposition
- D3D3
- Positionposition
- DIAG1DIAG1
- Diagrammdiagram
- DIAG2DIAG2
- Diagrammdiagram
- HAHA
- Knickwinkelkink angle
- KKKK
- Koordinatensystemcoordinate system
- OR1OR1
- Fahrzeugorientierungvehicle orientation
- OR2OR2
- Anhängerorientierungtrailer orientation
- S1S1
- Verfahrensschrittprocess step
- S2S2
- Verfahrensschrittprocess step
- S3S3
- Verfahrensschrittprocess step
- S4S4
- Verfahrensschrittprocess step
- S5S5
- Verfahrensschrittprocess step
- S6S6
- Verfahrensschrittprocess step
- TR0TR0
- Trajektorietrajectory
- TR1TR1
- Trajektorietrajectory
- xx
- Koordinatenachsecoordinate axis
- yy
- Koordinatenachsecoordinate axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102019007826 A1 [0004]DE 102019007826 A1 [0004]
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Legal Events
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---|---|---|---|
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